Biomasa: što je to, kako se izračunava i kako se distribuira

Kao što im samo ime govori, bioelementi su kemijski elementi periodnog sustava koji čine različita živa bića na planetu. Unatoč činjenici da se život sastoji od oko 30 elemenata, 96% stanične mase gotovo svih svojti kojih se možete sjetiti sastoji se od samo šest: ugljik, kisik, dušik, vodik, fosfor i sumpor. Iz ovih elemenata nastaju proteini, vitamini, nukleinske kiseline, lipidi, ugljikohidrati i mnogi drugi spojevi, pa je začeće života bez njih nemoguć zadatak.

Organske tvari prisutne na Zemlji nisu fiksne, već se transformiraju korištenjem energije. Na primjer, biljka raste zahvaljujući svjetlosnoj energiji i anorganskim spojevima koji su prisutni u tlu, pretvarajući minerale u ugljik. Ovu masu konzumira biljojeda životinja, zatim mesojed, a zatim i super grabežljivac, sve dok ne ugine. U ovom se trenutku sva nakupljena tvar raspada u tlima i mi ponovno započinjemo ciklus.

Prehrambeni lanci u ekosustavima moduliraju taj protok energije, odnosno „tko jede koji "uvjetuju funkcioniranje okoliša i, prema tome, cjelokupnog života prisutnog u okoliš. U svakom slučaju,

Da bismo razumjeli razmjenu energije u različitim biološkim sustavima, potrebno je opširno opisati pojam od velikog interesa: biomasa. Danas vam pričamo sve o njoj, pa čitajte dalje.

• Povezani članak: "10 grana biologije: njihovi ciljevi i značajke"

Što je biomasa?

Biomasa je masa živih bioloških organizama prisutnih u određenom ekosustavu u određeno vrijeme. Težina se može odrediti na razini određene taksone ili populacije (biomasa vrste) ili obuhvaća sve žive elemente koji koegzistiraju u okolišu (biomasa zajednice ili zajednice). Biomasa se distribuira u kopnenim ekosustavima na piramidalan način u trofičkom lancu, od primarnih proizvođača koji su baza, do super grabežljivaca vrha.

Treba napomenuti da se biomasa ne koristi 100% na svim razinama ekosustava. Objašnjavamo se. Na ekološkoj razini, od sve biomase koju krava troši u obliku trave (100% energije), samo 10% preći će na sljedeću trofičku razinu. Sisavac mora sagorjeti organsku tvar koju troši za hranu, razmnožavanje, proizvodnju topline i ulazak definitivno žive, tako da samo mali dio energije dobivene biomasom prelazi s razine na razinu u lanac. Srećom, sunčeva energija je "neograničena", pa se taj gubitak ne bi trebao primijetiti u zdravom ekosustavu sve dok postoje biljke koje provode fotosintezu.

Povezan pojam s biomasom je bioenergija, budući da se to odnosi na dobivanje energije na obnovljivi način u ljudskom sektoru, korištenje organske tvari (bilo prirodno tretirane u ekosustavu ili mehanika). Biomasa i bioenergija dvije su strane iste medalje, ali prvi se izraz općenito odnosi na prirodni događaj, dok drugi ima jasnu antropsku primjenjivost.

Biomasa Zemlje, u sirovim podacima

2018. godine istraživanje Raspodjela biomase na Zemlji objavljeno je na znanstvenom portalu PNAS koji se bavio procijeniti biomasu na cijeloj Zemlji u obliku ugljika (C), organske komponente par excellence živih bića. Izračunato je ukupno 550 gigatona ugljika, koji su raspoređeni među različitim živim svojtama na sljedeći način:

• Biljke su bile dominantno kraljevstvo proizvođača. Oni su odgovorni za skladištenje 450 gigatona ugljika, odnosno 80% od ukupnog broja. Oni su primarni proizvođači svih normalnih ekosustava.
• Iza njih ćete biti iznenađeni kada saznate da postoje bakterije koje osiguravaju oko 70 Gt, 15% ukupnog ugljika. Iako ih ne možemo vidjeti, ti su mikroorganizmi posvuda.
• Gljive, arheje i protisti zauzimaju treće, četvrto, odnosno peto mjesto, sa ukupno 12, 7 i 4 Gt.
• Na sramotu evolucijskog vrhunca, mi životinje pretpostavljamo samo 2 gigatona ugljika - samo virusi doprinose manje od nas, sa 0,2 Gt.

Nadalje, ovo je istraživanje izračunalo da količina kopnene biomase za dva je reda veća od morskeNo, procjenjuje se da biota u vodenom okolišu daje ukupno 6 gigatona ugljika, što nije zanemariva brojka. Kao što vidite, većina organskih tvari na Zemlji nalazi se u mikroorganizmima i biljkama.

Proračun biomase

Izračun ukupne biomase proizvedene u ekosustavu izuzetno je težak zadatak, iako nove tehnologije (kao što je Laserski senzor za vegetacijsku sliku) pomažu istraživačima u prilično pouzdanim procjenama, barem kada je u pitanju kvantificiranje biljnog ugljika u okolišu. Zbog suštinske složenosti uzimanja u obzir svih živih elemenata bioma, Vrijeme je da se pribjegne jednadžbama i regresijskim metodama, odnosno izračuna biomasa koju proizvodi pojedinac, a zatim ekstrapolira ovu vrijednost na ukupnu populaciju.

Da bismo vam dali ideju kako se može izračunati biomasa, uzet ćemo petrijevku s mikroorganizmima, najmanju ljestvicu koje se možemo sjetiti. Za procjenu ugljika slijedi se sljedeća jednadžba:

Biomasa (u mikrogramima ugljika / mililitra uzorka): N x Bv X F

U ovoj jednadžbi N predstavlja broj mikroorganizama izbrojanih u mililitru uzorka, Bv je bio volumen je ono što zauzima svaki mikroorganizam (u mjerilu µm ^ 3), a F je faktor konverzije ugljika, u μg C po μm ^ 3. Kao što vidite, kvantificiranje biomase u uzorku nije lako, čak ni kad se krećemo na mikroskopskim ljestvicama.

• Možda će vas zanimati: "8 vrsta bioma koji postoje u svijetu"

Produktivnost i biomasa

Pojam koji je u potpunosti povezan s biomasom je ekološka produktivnost. Ovaj je parametar definiran kao proizvodnja organske tvari na određenom području po jedinici vrijeme, odnosno količina biomase koja se stvara u prirodnom ekosustavu ili umjetnom sustavu ljudski.

Najčešća jedinica koja se koristi za kvantificiranje produktivnosti u ekosustavu je kilogram / hektar godišnje, iako se oni mogu koristiti ostale vage (tone, gigatoni) imaju površinu (četvorni metar, kvadratni centimetar, itd.), pa čak i vrijeme (dani, sati, desetljeća). Sve ovisi o korisnosti i fokusu predmetne studije koja pokušava dobiti određene parametre.

Uzmimo primjer. Pretpostavimo da imamo površinu od 40 hektara koja je isprva bila prazna, ali je ponovno naseljena biljkama koje u prosjeku teže 1 kilogram. Na kraju godine brojimo oko 1.000 biljaka vrsta koje nas zanimaju, što nam rezultira 1.000 kilograma ukupne mase (biomasa vrste). Ako napravimo odgovarajuće izračune (1.000 kg / 40 Ha), dobit ćemo da je ukupna produktivnost bila 25 kg / Ha / godišnje.

Ovaj hipotetski model predstavlja visoku stopu produktivnosti, ali stvari se puno mijenjaju ako govorimo o životinjama. Sad razmislite o populaciji krava kojima je, na primjer, potrebno područje od 20 000 hektara da bi uspijevale. Koliko god ovi stočni sisavci težili, to će biti manje jedinki od biljaka i, Uz to, hranilište je veće, što nam daje ukupnu biomasu koja je puno proizvedena manje.

Uz to, potrebno je uzeti u obzir i prethodnu točku: energija koja skače s karike na kariku u lancu je samo 10%. Krave za život koriste 90% energije, pa je prvenstveno biljni ekosustav uvijek produktivniji od onog s obilnim životinjama. Međutim, prirodni odabir ne "nastoji" povećati produktivnost, već održava stabilnu dugoročnu ravnotežu između svih komponenata. Stoga, kada su strane vrste uvedene u ekosustav, ishod je često poguban.

Nastavi

Da bismo sve što ste naučili stavili u perspektivu, uspoređujemo dva specifična slučaja: produktivnost biljaka (primarna) u a pustinja je manja od 0,5 grama / kvadratni metar / dan, dok na obrađenom polju vrijednost oscilira 10 grama / metar kvadrat / dan. Što je više biljaka prisutno u ekosustavu, to će biti više biomase i, prema tome, veća je produktivnost.

U sažetku, biomasa odražava količinu organske tvari na određenom mjestu i mjestu, dok biomasa produktivnost se odnosi na brzinu i učinkovitost kojom je ta organska tvar proizvodi. Ti nam parametri pomažu u razumijevanju funkcioniranja prirodnih ekosustava, ali također nam pomažu omogućuju maksimaliziranje materijalnih i ekonomskih koristi prilikom eksploatacije zemljišta u svrhe ljudi.

Bibliografske reference:

• Bar-On, Y. M., Phillips, R. i Milo, R. (2018). Raspodjela biomase na Zemlji. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 115 (25), 6506-6511.
• Brown, S. (1997). Procjena biomase i promjene biomase tropskih šuma: temeljni premaz (Vol. 134). Organizacija za hranu i poljoprivredu ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banke, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... I Bridgwater, A. V. (2017). Pregled fizikalno-kemijskih svojstava i analitička karakterizacija lignocelulozne biomase. Recenzije obnovljivih izvora i održive energije, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., i Thomas, C. D. (2019). Biomasa moljaca se povećava i smanjuje tijekom 50 godina u Britaniji. Nature Ecology & Evolution, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). Globalni izvori goriva iz biomase. Biomasa i bioenergija, 27 (6), 613-620.